elektrik port üyelik servisleri elektrik port üyelik servisleri

1 Damla Su 100 LED Ampulü Aydınlatabilir

Bir yağmur damlasından nasıl yararlanabiliriz diye bir soru sorsak ne düşünürsünüz? Muhtemelen aklınıza ilk gelen kuraklığı önlemesi ve ardından hidroelektrik santrallerde kullanılmasıdır. Ancak bu bahsedilenler tek bir yağmur damlası değil ,yağmur damlalarının toplanması ile mümkündür.Ancak ben tek bir yağmur damlasından bahsediyoruz. ’Tek bir damla ile 100 Led Ampul aydınlatılabilir!’ Evet yanlış duymadınız bu bir hayal değil gerçek.



A- A+
12.11.2020 tarihli yazı 2846 kez okunmuştur.
Yağmur damlalarından verimli bir şekilde elektrik üretimi bir adım daha ileri gitti. Hong Kong Şehir Üniversitesi'nden (CityU) bilim adamları tarafından yönetilen bir araştırma ekibi, yakın zamanda yüksek enerji dönüşüm verimliliği sağlayan alan etkili transistör (FET) benzeri bir yapıya sahip damlacık tabanlı bir elektrik jeneratörü (DEG) geliştirdi. Ve anlık güç yoğunluğu, FET benzeri yapıya sahip olmayanlara kıyasla binlerce kat arttı. Bu, su enerjisi üretimi ile ilgili bilimsel araştırmaların ilerletilmesine ve enerji krizinin üstesinden gelmeye yardımcı olacaktır.
 
 
 
Şekil a, DEG'in şematik diyagramıdır: bir ITO cam slayt, ince bir PTFE filmi ile kaplanır ve üzerine bir alüminyum elektrot yerleştirilir. Su damlaları transistörün kapısı olarak hareket eder ve camın yüzeyine çarptığında devreyi tamamlar. Şekil b, cam substrat üzerine imal edilmiş dört paralel DEG cihazını gösteren optik görüntüdür. Kredi bilgileri: Hong Kong Şehir Üniversitesi/Doğa


Araştırma, CityU Makine Mühendisliği Bölümü'nden Profesör Wang Zuankai, Nebraska-Lincoln Üniversitesi'nden Profesör Zeng Xiao Cheng ve Pekin Nanoenerji Enstitüsü ve Çin Bilimler Akademisi Nanosystems Kurucu Direktörü ve Baş Bilim İnsanı Profesör Wang Zhong Lin tarafından yönetildi. . Bulguları, son derece prestijli bilim dergisi Nature'ın “Anlık güç yoğunluğu yüksek damlacık tabanlı bir elektrik jeneratörü” başlıklı son sayısında yayınlandı.

Dünya yüzeyinin yaklaşık% 70'i su ile kaplıdır. Yine de, dalgalarda, gelgitlerde ve hatta yağmur damlalarında bulunan düşük frekanslı kinetik enerji, mevcut teknolojideki sınırlamalar nedeniyle verimli bir şekilde elektrik enerjisine dönüştürülmez. Örneğin; triboelektrik etkiye dayanan geleneksel bir damlacık enerji jeneratörü, bir damlacık bir yüzeye çarptığında temas elektrifikasyonu ve elektrostatik indüksiyonla indüklenen elektrik üretebilir. Bununla birlikte, yüzeyde üretilen yüklerin miktarı arayüzey etkisi ile sınırlıdır ve sonuç olarak, enerji dönüşüm verimliliği oldukça düşüktür.

Dönüşüm verimliliğini artırmak için araştırma ekibi DEG'yi geliştirmek için iki yıl harcadı. Anlık güç yoğunluğu, FET benzeri tasarım kullanılmadan benzer cihazlardan binlerce kat daha fazla 50,1 W/m2'ye kadar ulaşabilir. Enerji dönüşüm verimliliği de oldukça yüksektir. Profesör Wang, buluş için iki önemli faktör olduğuna dikkat çekti.

 

İlk olarak ekip, yarı kalıcı elektrik yükü olan bir elektrot malzemesi olan PTFE'ye çarpan sürekli damlacıkların, yüksek yoğunluklu yüzey yüklerinin birikmesi ve depolanması için yeni bir yol sağladığını buldu. Su damlacıkları sürekli olarak PTFE yüzeyine çarptığında, üretilen yüzey yükünün birikeceğini ve kademeli olarak doygunluğa ulaşacağını buldular. Bu yeni keşif, önceki çalışmalarda karşılaşılan düşük şarj yoğunluğunun sorununun üstesinden gelmeye yardımcı oldu.
 
 Bir diğer önemli özellik; 1956'da Nobel Fizik Ödülü'nü kazanan ve modern elektronik cihazlar için temel yapı taşı haline gelen FET'e benzer benzersiz bir yapı setidir. Cihaz, alüminyum bir elektrot ve üzerinde bir PTFE filmi bulunan bir indiyum kalay oksit (ITO) elektrottan oluşur. PTFE/ITO elektrodu şarj oluşumundan, depolanmasından ve endüksiyonundan sorumludur. Düşen bir su damlası PTFE/ITO yüzeyine çarptığında ve yayıldığında, doğal olarak alüminyum elektrodu ve PTFE/ITO elektrodunu köprüler” ve orijinal sistemi kapalı devre bir elektrik devresine çevirir.

 

Yeni damlacık tabanlı elektrik jeneratörü ile, 15 cm yükseklikten serbest bırakılan bir damla su, 100 küçük LED ampulü aydınlatan 140V'un üzerinde bir voltaj üretebilir. Bu özel tasarımla, sürekli damlacık çarpmasıyla PTFE üzerinde yüksek yoğunlukta yüzey yükü birikebilir. Bu arada, yayılan su iki elektrodu bağladığında, PTFE üzerindeki depolanan tüm yükler elektrik akımı üretimi için tamamen serbest bırakılabilir. Sonuç olarak, hem anlık güç yoğunluğu hem de enerji dönüşüm verimliliği çok daha yüksektir.
 

Suyun 1 Damlası 100 LED Işığı Yakabiliyor

Profesör Wang: Araştırmalarımız, 15 cm yükseklikten salınan 100 mikrolitre su damlasının 140V'un üzerinde bir voltaj üretebileceğini ve üretilen gücün 100 küçük LED ışığı yakabileceğini gösteriyor.” PTFE film üzerindeki yüzey yüklerinin yoğunluğu, sürekli damlacık çarpması boyunca dalgalanır. 
 


PTFE film üzerindeki yüzey yüklerinin yoğunluğu, sürekli damlacık çarpması boyunca dalgalanır. Kredi bilgileri: Hong Kong Şehir Üniversitesi

Anlık güç yoğunluğundaki artışın ek enerjiden değil, suyun kendisinin kinetik enerjisinin dönüştürülmesinden kaynaklandığını ekledi. “Düşen suyla oluşan kinetik enerji yer çekiminden kaynaklanmaktadır ve serbest ve yenilenebilir olarak kabul edilebilir. Daha iyi kullanılmalı.” Araştırmaları ayrıca bağıl nemdeki azalmanın güç üretiminin verimliliğini etkilemediğini göstermektedir. Ayrıca, hem yağmur suyu hem de deniz suyu elektrik üretmek için kullanılabilir.
 

Sürdürülebilir Bir Dünya Vadediyor

Profesör Wang, bu araştırmanın sonucunun, küresel yenilenebilir enerji kıtlığı sorununa yanıt vermek için su enerjisinin toplanmasına yardımcı olacağını umuyordu. “Petrol ve nükleer enerji yerine yağmur damlalarından güç üretmek dünyanın sürdürülebilir kalkınmasını kolaylaştırabilir” diye ekledi.

Uzun vadede, sudaki düşük frekanslı kinetik enerjiyi tam olarak kullanmak için yeni tasarımın, katı ile temas eden sıvının bulunduğu farklı yüzeylere uygulanabileceğine ve monte edilebileceğine inanıyordu. Bu, feribotun gövde yüzeyinden sahil şeridine, şemsiye yüzeyine ve hatta su şişelerinin içine kadar değişebilir.



Kaynak:

► scitechdaily.com

►interestingengineering
 
Yazar: Nurhan Sagat
 


ANKET
Endüstri 4.0 için En Hazır Sektör Hangisidir

Sonuçlar
Aktif etkinlik bulunmamaktadır.